PDF《固溶强化铁素体球墨铸铁》

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2010 VoI.59 No.6 固溶强化铁素体球墨铸铁 Larker Richard (Indexator AB,瑞典) 摘要:用球墨铸铁生产结构件具有生产成本低、力学性能稳定、加工性能优异等特点,在液压转节的生产中,理想的 尺寸公差是20 p,m.通常铁素体.珠光体球铁用于生产需要适中强度和延展性的铸件,这种球铁的硬度分散性很大,主 要是由于珠光体量不同引起的,因此有效的补救方法是避免珠光体形成.代之以增加硅含量至3.7%一3.8%,固溶强化 铁素体基体以获得需要的力学性能.IndexatorAB公司生产的球铁件使用JS/500-10,使铸件硬度减小了75%,切削工具 寿命增加了30%,同时获得了稳定的力学性能. 关键词:铁素体球铁;

铁素体.珠光体球铁;

固溶强化;

液压转节 中图分类号:TGl43.5文献标识码:A文章编号:1001―4977(2010)06―0622―06 Solution Strengthened Ferritic Ductile Iron Larker Richard (Indexator AB,Sweden) Abstract:Consistent mechanicaI and machining properties are essentiaI in many applications where ductile jron offers the most cost―effective way to produce structuraJ parts.Jn production of hydraulic rotators.dimensionaI tolerances are typically

20 pm to obtain designated performance.For castings where intermediate strength and ductility iS required.it'

s common knowledge that conventional ferritic-pearlitic ductlie iFOrtS show Iarge hardness variations.These are mainly caused by the notoriously varying pearlite content,the obvious remedy is to avoid pearlite formation,and instead obtain the necessary mechanicaI properties by solution strengthening of the ferritic matrix by increased silicon content to 3.7%-3.8%Si.Jndexator AB decided

2005 to specify JS/500-1 O for a¨ new ductile iron parts and to convert alI existing parts.Improvements include reduction bv 75%in hardness variations and increase by 30%in cutting tool life,combined with consistently better mechanical properties. Key words:ferritic ductile iron;

ferritic-pearlitic ductile itons:solution strengthened;

hydraulic rotators Morrogh和Millis在20世纪40年代发明了球墨铸铁【11, 用球墨铸铁生产几何形状复杂的结构件,使生产成本 大大降低.第一代球铁家族(20世纪的后半个世纪发 展起来的)提供了一种金属基复合材料,其基体具有 从全铁素体(0.02%C)到全珠光体(O.8%C)各种钢 的基体,球状石墨的弥散分布使力学性能主要决定于 基体. 当Fe.C.Si三元合金系统相图按稳定态凝固,而不 是析出渗碳体(Fe3C)的亚稳态凝固时,2%一3%的硅 促进石墨析出.因此球墨铸铁的力学性能可以从软铁 素体提供的低强度与高延展性的结合,经过铁素体.珠 光体共有的中间态,到硬珠光体主导的高强度与低延 展性的结合.

1 铁素体一珠光体混合基体的缺点 第一代球墨铸铁的主要缺点,最显著的是IS01083 标准中的铁素体.珠光体型球墨铸铁牌号500―7,该牌号 具有中等的强度和中等延展性的结合,其铁素体和珠 光体的比例对最初奥氏体基体局部冷却速度十分敏感, 也随锰和铜这类珠光体稳定元素的含量而变化.在冷 却过程中,通常是邻近石墨球的奥氏体最先转变成铁 素体,因为铁素体含碳量比奥氏体低很多,迫使碳原 子通过生长中的铁素体,扩散到石墨球,由于距离增 加,扩散速度急剧减小.然而,一旦珠光体开始形核. 生长非常快,因为珠光体的组分铁素体和渗碳体之间 的碳扩散距离很短,接下来的转变以珠光体形成为主. 这样的转变结果常常导致 牛眼 结构的形成,即黑 色的石墨球被白色的铁素体环包围,分布在灰色的连 续珠光体基体上. 这种对冷却速度和成分的敏感性使硬度范围波动 很容易达到30-40+布氏单位,相应的强度和延展性也 随之变化.这种性能波动不但产生于铸件的不同壁厚 收稿日期:20lO―04_13. 作者简介:Richard Larker(1961-).男,博士,主要从事球墨铸铁材料的研究工作.E-mail:Richard l arke咆试把【a10r鹋 万方数据 铸造 Larker Richard:固溶强化铁索体球墨铸铁 ・623・ 处,也产生于同批次不同铸件的相同部位,不同批次 ISO 1083:2004标准中的第一代铁素体一奥氏体 的铸件差异就更大. 球墨铸铁牌号的显微组织和力学性能如图l所示. 图l 第一代铁素体.奥氏体球墨铸铁的显微组织和力学性能 rig.1 MJcrostructurcs and mechanical properties range for the 1st generation offerritic-pearlitic ductile irons ISO 1083标准中的球铁牌号500―7的硬度允许范围 是HBW 170~230田,相当于降低机械加工性tt50%.这 不但导致减小加工参数设置,增加刀具磨损,还直接导 致硬度高(HBW 230)的材料比硬度低的(HBW